Какой прогресс был достигнут в исследовании литий-серных батарей с высокой плотностью энергии в Институте физической структуры Фуцзянь

Литий-ионные батареи широко используются в нашей повседневной жизни. Обычные литий-ионные батареи далеки от удовлетворения наших потребностей в хранении энергии с острой необходимостью в устройствах хранения энергии большой емкости для новых электронных устройств, таких как портативные электронные устройства и электромобили. Литий-серные батареи считаются одной из наиболее перспективных систем хранения большой емкости благодаря их высокой теоретической удельной емкости и плотности энергии, а также преимуществам низкой стоимости и экологичности серы. Однако при коммерциализации литий-серных батарей остаются некоторые технические проблемы, такие как изоляция серы и твердотельных продуктов разряда, челночный эффект растворимых полиметаллических сульфидов и изменение объема серы во время зарядки и разрядки. Эти проблемы обычно приводят к низкому использованию серы, плохому циклическому сроку службы и даже к ряду проблем с безопасностью. Как увеличить удельную энергию литий-серной батареи и повысить ее стабильность стало одной из горячих тем исследований.

При поддержке Национального фонда естественных наук и ведущего стратегического научно-технологического проекта Китайской академии наук Вангруиху, научный сотрудник Государственной ключевой лаборатории структурной химии Фуцзяньского института структуры материалов Китайской академии наук, синтезировал Слоистые материалы восстановленного оксида графена (rGO-VS2), нагруженные сульфидом ванадия посредством простых водно-термических реакций. Приготовлен ряд материалов положительного электрода rGO-VS2 / S с многослойной структурой, образованных чередованием плотного скопления слоя rGO-VS2 и слоя элементарной серы. Сэндвич-структура, образованная путем чередования слоя rGO-VS2 со слоем активной серы, может выдерживать изменения объема активного материала во время цикла зарядки и разрядки за счет упругого сжатия при расширении в трехмерном направлении.

В то же время, из-за высокой полярности, проводимости и электрокаталитической активности сульфида ванадия, небольшое количество сульфида ванадия на таблетках графена может эффективно ингибировать челночный эффект полиметаллических сульфидов и способствовать окислительно-восстановительной реакции всего моноплазматического слоя серы. . Для улучшения коэффициента использования и циклической стабильности активных веществ серы. RGO-VS2 / S, содержащий 89 мас.% Серы, имеет плотность твердого вещества с высоким уровнем вибрации 1,84 г / см3, а его отношение объема к емкости достигает 1182,1 мА · ч / см3 в условиях разряда 0,1 ° C. Цикл в 100 кругов все еще может поддерживаться при 1050 мА · ч · см-3. Исследование показывает, что электрокаталитические компоненты с высокой проводимостью и сильной адсорбционной способностью полисульфидов в выдвижных сэндвич-структурах позволяют получать материалы положительных электродов с превосходными свойствами, что дает новую идею для разработки долгоживущих сульфидов лития с высокой плотностью энергии. Результаты исследования были опубликованы на обложке статьи «Advanced Energy Materials» и продвигались компанией MaterialsViewsChina.

Страница содержит содержимое машинного перевода.